DIS测定电源电动势和内阻.pdf

DIS 测定电源电动势和内阻 DIS 测定电源电动势和内阻是一种常用的实验方法，用于测量干电池的电动势和内阻。该实验的主要目的是通过改变电路的外电阻，测量不同工作状态下的端电压和电流，以生成 U-I 图线，并从中计算出电动势和内阻。 实验器材包括 DIS（数字信息系统）、电学实验电路板、滑线变阻器、待测干电池、导线等。实验步骤如下： 1. 将电压、电流传感器分别接入数据采集器第一、二输入口。 2. 将实验电路板的开关 S 断开，电压、电流传感器的测量夹分别接入实验板的 U3、I 端。 3. 连接滑动变阻器 R′，并把阻值调到最大，开关 S 闭合。 4. 打开“计算表格”，改变滑动变阻器的触点，使其阻值逐渐减小，同时点击“手动”按钮，记录几组不同的电压、电流值。 5. 打开“坐标绘图”界面，设 x 轴为“ I2”, y 轴为“U1”，点击“直线拟合”，得到实验结果。 实验结果将显示 U-I 图线，通过对图线的分析，可以计算出电动势和内阻。电动势是指电池在没有外部负载的情况下，电池的电压值，而内阻是指电池内部的电阻。 注意事项： * 由于实验操作上难度不大，实验重点应放在对拟合图线的分析上，要理解该图线的意义，其代数表达式以及截距和斜率的含义等。 * 可以使用旧电池，以使电路的路端电压变化明显，电池的阻宜大些。 * 电流不要过大，读数要快，以免干电池在电流放电时，电动势 E 会明显下降，阻 r 会明显增大。 * 计算法求 E、r：要测出不少于 6 组 I、U 数据，且变化围要大些，用方程组求解时，要将测出的 I、U 数据中，第 1 和第 4 为一组、第 2 和第 5 为一组、第 3 和第 6 为一组，分别解出 E、r 值再求平均值。 实验改进例题分析： 1. 利用如图 S10-8 所示的一个电压表、一个电阻箱和一个电键，测量一个电池组的电动势和阻。 2. 在虚线框画出实验电路图，并用笔画线做导线将所给器材连接成实验电路。 3. 写出要记录的数据，用记录的实验数据写出这个电池组的电动势和阻的表达式。 解析： 1. 先设计实验电路图，然后再根据电路图连线。 2. 由欧姆定律 E＝I(R＋r)知，只要知道两组外电阻和电流值，就可以解出电源电动势和阻。 3. 直接将可变电阻和电流表串联在电路中就行。 4. 由电表可读出此时电流为 0.50 A，则坐标为( 2 , 2.6 )。 5. 剔除明显有误差的点，将其他点用平滑的曲线连接起来，得到一条直线。 E＝I(R＋r)变形得 R＝I－r，由此式可知，外电阻和电流的倒数呈线性关系。 将图中的直线延长，与纵坐标轴的交点值为－r＝－0.3 Ω，则内阻为 0.3 Ω，直线的斜率为 k＝E＝V＝1.5 V. 误差分析： 1. 测量电路存在系统误差。 2. 用图象法求 E、r 时，作图不准确造成偶然误差。 3. 由于实验电路及电压表、电流表阻的影响，本实验结果 E 测<E 真，r 测<r 真。 定性分析： 由于电压表的分流，电流表的测量值偏小，而且随着 U 越大，电流表的测量值偏小越多。当 U＝0 时，电流表的测量值等于真实值 (这时要求电流表是理想的)。据此作出如图 S10-3 所示的真实和测量的 U－I 图线，由图不难看出，E、r 的测量值均小于真实值。